Method Article

임팩트 프린트 형 핫 엠보싱 기술을 사용하여 유연한 재료에 대한 도트 패터닝 공정 연구

DOI:

10.3791/60694

⸱

April 6th, 2020

 ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Robotics Engineering, Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST)

In This Article

Summary

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임팩트 프린트 형 핫 엠보싱 기술은 임팩트 헤더를 사용하여 유연한 재질에 도트 패턴을 실시간으로 새겨 보도록 합니다. 이 기술은 다양한 폴리머 필름에 다양한 폭과 깊이의 도트 패턴을 생성하기 위해 충격 헤더의 온-오프 모션과 위치를 제어하기위한 제어 시스템을 갖는다.

Abstract

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여기에서 우리는 폴리머 필름에 대한 다양한 디자인, 너비 및 깊이로 도트 패턴을 만들 수있는 충격 인쇄 유형 의 핫 엠보싱 공정에 대한 연구를 발표합니다. 또한 임팩트 헤더의 온오프 모션과 위치에 대한 제어 시스템을 구현하여 다양한 도트 패턴을 새겨나들이고 있습니다. 폴리에스테르(PET) 필름, 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA) 필름, 폴리염화비닐(PVC) 필름 등 다양한 폴리머 필름에 도트 패터닝을 실시했습니다. 도트 패턴은 공초점 현미경을 사용하여 측정되었으며, 충격 인쇄 유형 핫 엠보싱 공정이 도트 패터닝 프로세스 중에 더 적은 오류를 생성한다는 것을 확인했습니다. 그 결과, 충격 인쇄 형 핫 엠보싱 공정은 다양한 유형의 폴리머 필름에 도트 패턴을 조각하는 데 적합한 것으로 밝혀졌습니다. 또한, 기존의 핫 엠보싱 공정과 는 달리, 이 과정은 엠보싱 스탬프를 사용하지 않는다. 따라서 공정이 간단하고 실시간으로 도트 패턴을 생성할 수 있어 대량 생산 및 소량 배치 생산에 고유한 이점을 제공합니다.

Introduction

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연구원은 적극적으로 기존 장치 및 디스플레이를 소형화하고 이러한 장치의 유연성을 높이기 위해 노력하고있습니다 1,,2. 전기 채널의 폭과 깊이를 마이크로 또는 나노 스케일로 줄이려면 고정밀 기술이 필요합니다. 또한, 이러한 장치의 유연성을 높이기 위해, 전기 채널의 패턴은 폴리머 필름3,,4와같은 유연한 재료상에 위치해야 한다. 이러한 조건을 충족하기 위해 초미세 마이크로 프로세싱 기술에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있습니다.

초미세 가공 기술은 철이나 플라스틱과 같은 고강성 소재뿐만 아니라 폴리머 필름과 같은 연질 소재도 패터닝 재료가 가능하다는 장점이 있다. 이러한 장점으로 인해, 이 기술은 통신,,화학, 광학, 항공우주, 반도체 및 센서5,6,67과 같은 다양한 분야에서 핵심 공정으로 널리 사용되고 있다. 초미세 마이크로 프로세싱 분야에서는 LIGA(리소그래피, ....

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Protocol

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1. 임팩트 프린트 형 핫 엠보싱 공정 의 제작

  1. 모델 1을 만들고 X 단계와 결합합니다(그림 1참조).
    참고: X 스테이지로 열이 발생하지 않도록 Model 1은 알루미늄으로 제작하는 것이 좋습니다. 또한 Model 1의 설계는 열판의 크기에 따라 다르므로 모델 1의 길이는 열판의 표면과 Z 단계의 베어링 플레이트의 가장 낮은 높이 사이의 거리여야 합니다.
  2. X 스테이지와 Z 스테이지를 결합하고 Z 스테이지와 모델 2를 조립합니다.
    참고: Model 2는 열판(예: 알루미늄)의 열을 견딜 수 있는 금속으로 만들어졌습니다. 모델 2를 Z 스테이지에 단단히 고정하면 모델 2의 무게와 충격 헤더를 보유할 수 있는 Z 스테이지의 기능이 보장됩니다.
  3. 모델 2와 임팩트 헤더를 결합하고 히트 플레이트를 모델 1 아래에 배치합니다.
    참고: 모델 2에서 가장 낮은 위치로 충격 헤더를 결합하면 무버가 열판의 표면에 도달하도록 합니다. Z 단을 최대로 올린 후 히트 플레이트의 표면과 충격 헤드의 접촉을 피하기 위해 히트 플레이트를 설치하는 것이 좋습니다. 적절한 소프트웨어를 사용하여 스테이지를 제어합니다.
  4. 필름 홀더의 STL파일(보조 파일 1 ....

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Results

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임팩트 프린트 형 핫 엠보싱 공정은 도 1과같이 폴리머 필름에 도트 패턴을 실시간으로 새겨 두는 데 사용할 수 있는 공정이다. 이 프로세스는 기존 핫 엠보싱 프로세스와 관련된 패턴 교체에 대한 높은 비용과 오랜 시간의 문제를 해결할 수 있습니다. 도 2(단계 2.3-2.3.9)에 나타난 바와 같이 제어 회로가 구성되었으며, 온-오프 작동 중에 충격 헤더를 구현하여 다양한 유형의 폴리머 필름에 패턴을 조각하기 위해 DAQ, OP-AMP 및 전원 공급 장치를 사용합니다. 구현된 임팩트 인쇄 유형 핫 엠보싱 프로세스는 그림 3에나와 있습니다.

충격 인쇄 형 핫 엠보싱의 이전 연구에서는 PMMA 필름에 대한 실험만 검증되었으며 다른 폴리머 필름은 테스트되지 않았습니다. 충격 인쇄 형 핫 엠보싱이 다른 폴리머 필름에 패턴을 실시간.......

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Discussion

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이 연구에서는 임팩트 프린트 형 핫 엠보싱 공정을 구현하고 다양한 폭과 깊이를 가진 도트 패턴을 다양한 폴리머 필름에 실시간으로 새겨 두는 작업을 실시했습니다. 프로토콜 단계 중 두 단계는 모든 단계 중에서 중요하게 고려해야 합니다. 첫 번째는 열판의 온도 설정(단계 3.3.3)이고, 두 번째는 충격 헤더의 초기 위치설정(단계 3.5.1)이다. 3.3.3단계에서, 열판의 온도가 너무 높으면, 필름의 점도가 미세한 패턴의 생성을 방해하기 때문에 패턴을 형성하기 어려워진다. 한편, 열판의 온도가 너무 낮으면 패턴이 매끄럽게 새겨지지 않는다. 충격 헤더의 위치는 패턴의 깊이 및 너비와 관련이 있기 때문에 충격 헤더의 초기 위치의 계수가 중요합니다. 또한 충격 헤더의 높이가 너무 낮으면 충격 헤더의 무버가 열판과 충돌하여 무버와 열판 모두에 손상을 입힙니다. 이 손상은 무버의 끝을 마모시킬뿐만 아니라 다음 단계에서 새겨진 패턴의 높이와 너비에 악영향을 미칩니다. 이러한 이유로 3.3.3 단계 및 3.5.1 단계에서 가열 온도 및 점화 .......

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Disclosures

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저자는 공개 할 것이 없다

Acknowledgements

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이 연구는 산업통상자원부(MOTIE)를 통해 "전도성 나노 복합소재를 이용한 전도성 층용 충격인쇄형 핫 엠보싱 기술 개발"(N046100024, 2016)을 통해 지원된다.

....

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
SunyoSY1023/두께를 위한 고품질 명확한 엄밀한 포장 PVC 필름 목록: 300µ m
아크릴 (PMMA) 필름SEJIN TSC200PMMA 필름 / 두께 : 175 & m
컨포칼 레이저 스캐닝 현미경 : 재료 분석 및 테스트를위한 3D 지형Carl ZeissLSM 7003D 컨포칼 현미경 / 지원 모드 : 2D, 2.5D, 3D 지형
DAQ 보드NATIONAL INSTRUMENTSUSB-62112 스테이지 및 임팩트 헤더 용 제어 보드 / 16 입력, 16 비트, 250kS / s, 다기능 I / O
DC 전원 공급 장치SMARTRDP-305AU3채널 전원 공급 장치 / 출력 전압 : 0~30V, 출력 전류 : 0~5A
L511 스테이지PIL511.20SD00Z-스테이지 / 이동 범위 : 52mm
대형 디지털 핫플레이트DAIHAN ScientificHPLP-C-P히트플레이트 / 최대 온도 : 350°; C
M531 스테이지PIM531.2S1X-스테이지 / 이동 범위 : 306mm
Mylar 폴리에스터 PET 필름CSHyde48-2F-36PET 필름 / 두께 : 50µ m
OPA2541BURR-BROWNOPA2541BMOP-AMP / 출력 전류 : 5A, 출력 전압 : & 40볼트
0.3mm 진공 성형 PVC 필름

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Lee, S. Y., et al. 2018 Optical Fiber Communications Conference and Exposition (OFC). IEEE. , 1-3 (2019).
  2. Yang, D., Pan, L., Mu, T., Zhou, X., Zheng, F. The fabrication of electrochemical geophone based on FPCB process technology. Journal of Measurements....

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